JP2012254395A - 水流式洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両支持用ベアリングやベアリング周辺部品などの形状が複雑な部品についても、表面に付着する油類を機械的に且つ高効率に除去できる洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄液５０を収容し、筒状容器からなり周壁に油流入部が設けられた油回収部１１を中心部に有する洗浄槽１０と、洗浄液５０の通過が自在な材料からなり、洗浄すべき部品を収容して洗浄槽１０内の油回収部周囲に挿入される籠状の部品容器２０とを備え、洗浄槽１０内の洗浄液５０を槽内に循環させると共に、槽内の洗浄液５０が油回収部１１回りの両方向の旋回流を形成するように、吐出ノズル１０Ａ，１９Ａから洗浄槽内面の接線に沿って両方向へ洗浄液５０を吐出し、洗浄槽１０内の洗浄液５０を槽内に循環させると共に、槽内の洗浄液５０が上下方向の旋回流を形成するように、槽底部１０Ｂの２つの吐出ノズルから上方へ洗浄液を吐出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道用輪軸における車両支持用ベアリングやベアリング固定用の外蓋、内蓋といったベアリング周辺部品などの形状が複雑な部品の洗浄に適した洗浄装置に関し、より詳しくは、洗浄液の水流を利用した水流式洗浄装置に関する。

鉄道用輪軸においては、車軸の両端部に車輪が圧入されると共に、両側の車輪の両端側に位置して車両との連結支持のためのベアリングが圧入されている。車軸の両端部に圧入されたベアリングは、外蓋と内蓋とにより定位置に固定されている。このような鉄道用輪軸の定期点検の際には、車軸からベアリングをその周辺部品と共に取り外して、これらについても検査を行うが、大量に付着するグリースが検査の障害になるため、検査に先立ってグリースを除去する必要がある。

鉄道用輪軸における車両支持用ベアリング及びベアリング周辺部品の洗浄は、従来は洗浄槽内の洗浄液中に、カゴに入れた被洗浄物を浸漬し、カゴと共に被洗浄物を洗浄液中で揺動させることにより行われていた。洗浄液中で被洗浄物を揺動させるのは、複雑な形状の部品の隅々まで洗浄液を行き渡らせるためである。同様の目的から、スプレーを使用したシャワー洗浄も行われている（特許文献１参照）。

しかしながら、ベアリング及びその周辺部品は形状が複雑であり、前述したような洗浄法でも部品表面からグリース等の油類を完全に除去することが困難であった。このため、検査が不正確になるおそれがあり、これを防止するために手作業で仕上げ洗浄を行うようなこともあった。このような事情から、車両支持用ベアリングやベアリング周辺部品などの形状が複雑な部品についても機械的に高効率な洗浄を行うことができる洗浄装置の開発が待望されていた。

特開２００２−２８５３６４号公報

本発明の目的は、車両支持用ベアリングやベアリング周辺部品などの形状が複雑な部品についても、表面に付着する油類を機械的に且つ高効率に除去できる水流式洗浄装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の水流式洗浄装置は、洗浄液を収容し、筒状容器からなり周壁に油流入部が設けられた油回収部を中心部に有する洗浄槽と、洗浄槽内の洗浄液を洗浄槽内に循環させると共に、洗浄槽内の洗浄液が油回収部回りの両方向の旋回流を形成するように洗浄槽内面の接線に沿って両方向に洗浄槽内への洗浄液の吐出を行う第１の旋回流用循環系と、洗浄槽内の洗浄液を洗浄槽内に循環させると共に、洗浄槽内の洗浄液が上下方向の旋回流を形成するように洗浄液の上向き吐出又は下向き吐出を行う第２の旋回流用循環系と、洗浄槽内の油回収部を下方に吸引し油類を分離除去したあとの洗浄液を洗浄槽内に戻す油排出用循環系と、洗浄液の通過が自在な材料からなり、洗浄すべき部品を収容して洗浄槽内の油回収部周囲に挿入される籠状の部品容器とを具備している。

本発明の水流式洗浄装置においては、洗浄槽内の油回収部周囲に形成される環状空間を洗浄液が周囲一方向に旋回すると共に、周囲他方向に旋回し、更には上下方向にも旋回する。これら複数方向の旋回流の切り替えにより、その環状空間に配置される被洗浄部品の隅々にまで洗浄液が衝突し、被洗浄部品の全面がクリアに洗浄される。しかも、被洗浄部品から除去された油類は洗浄液より軽く、液面近くに集まり、洗浄槽内中心部の油回収部を経由して排出される。このため、洗浄液の清浄度の低下が抑制され、これも被洗浄部品の効率的洗浄に寄与する。

油回収部は、垂直な油排出管の周囲に、上面及び下面が閉塞され周壁部に油流入孔が形成された円筒状の油溜めを設けた２筒構造のものが好ましい。油回収部の外側に組み合わされる部品容器についても、油回収部を包囲し油流入孔を形成された円筒状の油溜めを中心部に有するものが好ましい。洗浄液から油類を効率的に分離するためには油流入孔付きの円筒状油溜めを２重、３重と多く重ねるのがよい。部品容器における油溜めは、洗浄槽内における洗浄液のガイドを兼ねており、当該部品容器の吊り下げ支持部を兼ねることもできる。

本発明の水流式洗浄装置は、周囲両方向の旋回流と上下方向の旋回流との組合せ、並びに洗浄槽内中心部の油回収部の組合せにより、車両支持用ベアリングやベアリング周辺部品などの形状が複雑な部品についても、表面に付着する油類を機械的に且つ高効率に除去することができ、洗浄品質の向上、洗浄に要する手数の低減、ひいては洗浄コストの低減に大きく貢献するものである。

本発明の一実施形態を示す水流式洗浄装置の縦断面図である。 同水流式洗浄装置の洗浄槽と部品容器とを分離した状態を示す縦断面図である。 同水流式洗浄装置の中心部の詳細構造を示す縦断面図である。 同水流式洗浄装置の概念図で（ａ）は平面図、（ｂ）立面図である。 同水流式洗浄装置の流体流通系を示す系統図である。

以下に本発明の水流式洗浄装置を、実施形態について詳細に説明する。

本実施形態の水流式洗浄装置は、鉄道用輪軸における車両支持用ベアリングやベアリング固定用の外蓋、内蓋といったベアリング周辺部品の洗浄に使用される。この水流式洗浄装置は、図１及び図２に示すように、洗浄液５０を収容する円形の洗浄槽１０と、車両支持用ベアリングやベアリング周辺部品といった被洗浄部品３０（図４参照）を収容し、当該被洗浄部品３０を洗浄槽１０内の洗浄液５０中に浸漬するべく洗浄槽１０内に挿入される部品容器２０とを備えている。

洗浄槽１０は、上面が開放した円形容器であり、円筒形状の本体部１０Ａと、下方へ凸の方向へドーム状に膨出した槽底部１０Ｂとからなる。本体部１０Ａと槽底部１０Ｂとの間には、部品容器２０を支持する水平な枠状の支持体１０Ｃが設けられている。

本体部１０Ａの中心部分には、図３に詳示するように、垂直な円筒形状の油回収部１１が設けられている。油回収部１１は、垂直な丸パイプからなる油排出管１２の周囲に、円筒形状の油溜め１３を同心状に設けた２筒構造である。油溜め１３の上面は天板により、下面は底板により油排出管１２の部分を除いてそれぞれ閉塞されている。油排出管１２は、両端が開放した直管であり、油溜め１３の天板を貫通してその上に突出している。油溜め１３の周壁部の上端近傍には、複数の油流入孔１４が周方向に等間隔で設けられている。油排出管１２の上端部近傍には、前記油流入孔１４より直径が小さい複数の油流入孔１５が周方向に等間隔で設けられている。

槽底部１０Ｂの中心部分には、槽内の洗浄液５０を外部へ吸引排出する排液管１６が接続されている。本体部１０Ａ内の中心部に設けられた油排出管１２の下端部には、排油管１７が接続されている。排油管１７は、底部１０Ｂ内を貫通して洗浄槽１０外へ導出されている。槽底部１０Ｂ内には又、槽内の洗浄液５０を加熱するヒータ１８が配置されている。ヒータ１８は、ここでは蒸気流通により加熱を行うが、電気式ヒータでもよく、特にその種類を問うものではない。

一方、本体部１０Ａの周壁には、２種類の吐出ノズル１９Ａ，１９Ａ′が、中心線を挟んだ対称位置に設けられている（図４参照）。一方の種類の吐出ノズル１９Ａは、前記周壁内周面の接線に沿った一方の方向に洗浄液を吐出し、他方の種類の吐出ノズル１９Ａは、前記周壁内周面の接線に沿った他方の方向に洗浄液を吐出する。２種類の吐出ノズル１９Ａ，１９Ａ′は図では各１個とされているが、複数個ずつ設けることもできる。他方、洗浄槽１０の槽底部１０Ｂには、洗浄液５０を上方へ吐出する２つの吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂが、中心線を挟んだ対称位置に設けられている（図４参照）。

洗浄槽１０に組み合わされる流体流通系は、図４及び図５に示すように、ポンプ４０Ａにより構成される旋回流用循環系と、ポンプ４０Ｂにより構成される油排出用循環系とからなる。前者の旋回流用循環系は、洗浄槽１０内の洗浄液５０をポンプ４０Ａにより排液管１６を通して槽外へ排出し、フィルタ４１Ａを通して本体部１０Ａの周壁に設けられた２種類の吐出ノズル１９Ａ，１９Ａ′の何れか一方から槽内へ選択的に切り替え吐出する第１の旋回流用循環系と、排液管１６、ポンプ４０Ａ及びフィルタ４１Ａを第１の旋回流用循環系と共用して、洗浄槽１０内の洗浄液５０を槽底部１０Ｂに設けられた２つの吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂから槽内へ吐出する第２の旋回流用循環系とからなる。図４及び図５中の４６，４６′及び４７は切り替え吐出のための自動操作弁である。

後者の油排出用循環系は、油回収部１１内、特に油排出管１２内の油類（厳密には洗浄液５０との混合物）を、ポンプ４０Ｂにより、油排出管１２に接続された排油管１７を介して槽外へ抜き出し、フィルタ４１Ｂにより油類を分離除去したあとに洗浄槽１０内へ戻す。図５中の４２は油回収タンクである。

洗浄槽１０内には、給水系４３を介して洗浄液調製のための水が供給される。槽底部１０Ｂ内のヒータ１８には、工場蒸気が蒸気供給系４４を介して流通される。図５中の４５は洗浄槽１０内の洗浄液を槽外へ排出するためのドレン系である。

洗浄槽１０に組み合わされる部品容器２０は、図１及び図２に示すように、棒材を網目状に組み合わせて構成された有底筒状の籠体からなる。網目の大きさは、洗浄槽１０内の洗浄液５０が自由に通過する一方、被洗浄部品３０を確実に支持できるように設定されている。上面が開放したこの部品容器２０は、洗浄槽１０の本体部１０Ａと槽底部１０Ｂとの間の支持体１０Ｃ上に載置され、その高さは本体部１０Ａの中心部に設けられた油回収部１１とほぼ同じ高さで、本体部１０Ａの高さのほぼ１／２とされている。部品容器２０の外径は、本体部１０Ａの内径より若干小さく設定されている。

部品容器２０の中心部には、上面が閉止された無底の円筒体からなる油溜め２１が設けられている。油溜め２１は、前記本体部１０Ａの中心部に設けられた円筒形状の油溜め１１に隙間をあけて外嵌する大きさであり、前記本体部１０Ａ内における洗浄液５０の液流ガイドを兼ねている。油溜め２１の天板には、複数の油流入孔２２が中心回りに等間隔で設けられている。天板の中心部には、部品容器２０を操作するためのフック２３が設けられている。

次に、本実施形態の水流式洗浄装置を使用して鉄道用輪軸における各種部品の洗浄を行う方法及びその機能について説明する。

まず、洗浄槽１０内に所定量の水を注入し、アルカリ洗浄剤等の洗浄用薬剤を添加して洗浄液５０を調製する。次いでヒータ１８に蒸気を通して、その洗浄液５０を７０〜９０℃程度に加熱保持する。この状態で、車両支持用ベアリングやベアリング固定用の外蓋、内蓋といったベアリング周辺部品からなる被洗洗浄部品３０を籠状の部品容器２０に収容して、その部品容器２０を洗浄槽１０の本体部１０Ａ内にセットする。

洗浄槽１０内における洗浄液５０のレベルは、部品容器２０が完全に漬かる程度であり、厳密には、本体部１０Ａの中心に設けられた油回収部１１内の油排出管１２の上端と同一レベルである。このため、液面レベルは、油回収部１１内の油溜め１２の上面より高く、部品容器２０における油溜め２２の上面より低くなる。これにより、本体部１０Ａ内に挿入された部品容器２０内の被洗洗浄部品３０は、本体部１０Ａの周壁内周面と部品容器２０の中心部に設けられた油溜め２１の外周面との間の環状空間において、洗浄容器１０内の洗浄液５０中に完全に浸漬した状態となる。

そして、この状態で第１の旋回流用循環系及び第２の旋回流用循環系におけるポンプ４０Ａ、及び油排出用循環系におけるポンプ４０Ｂを自動操作弁４６，４６′及び４７と共に選択的に作動させる。具体的には、ポンプ４０Ａを作動させ、自動操作弁４６を開、自動操作弁４６′及び４７を閉とする。これにより、洗浄槽１０内の洗浄液５０が一旦、槽底部１０Ｂの中心部から槽外へ吸引排出され、洗浄槽１０の本体部１０Ａに設けられた一方の吐出ノズル１９Ａから本体部１０内へ吐出される。すなわち、洗浄槽１０内の洗浄液５０が槽底部１０Ｂから吐出ノズル１９Ａへ経て槽内へ循環する。

所定時間経過後、自動操作弁４６′を開、自動操作弁４６及び４７を閉とする。これにより、洗浄槽１０内の洗浄液５０が槽底部１０Ｂから他方の吐出ノズル１９Ａ′へ経て槽内へ循環する。

ここで、本体部１０Ａにおける２種類の吐出ノズル１９Ａ，１９Ａ′は、洗浄槽１０の中心線を挟んだ対称位置に設けられており、且つ本体部１０Ａの周壁内周面に沿った相反する方向に洗浄液５０を吐出する。その結果、本体部１０Ａの周壁内周面がガイド面となり、且つ部品容器２０の中心部に設けられた油溜め２１の外周面がガイド面となることにより、両周面間の環状空間に一方向の水平旋回流及び他方向の水平旋回流が選択的に形成される。

更に所定時間が経過すると、再度、自動操作弁４７を開、自動操作弁４６及び４６′を閉とする。これにより、槽底部１０Ｂの中心部から槽外へ吸引排出された洗浄液５０が、洗浄槽１０の槽底部１０Ｂに設けられた吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂから槽底部１０Ｂ内へ吐出される。すなわち、洗浄槽１０内の洗浄液５０が槽底部１０Ｂから吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂへ経て槽内へ循環する。槽底部１０Ｂにおける吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂは、槽底部１０Ｂの中心を挟んだ対称位置おいて上方へ洗浄液５０を吐出することにより、前記両周面間の環状空間に上下方向の垂直旋回流を形成する。

これらの結果、部品容器２０内の被洗浄部品３０は、前記両周面間の環状空間において、一方向の水平旋回流、他方向の水平旋回流、及び上下方向の垂直旋回流に順番に曝され、多方向から洗浄液５０を受ける。

かくして、車両支持用ベアリングやベアリング周辺部品といった複雑な形状の被洗浄部品３０についても、表面に付着する油類がほぼ完全に洗浄除去される。

また、この洗浄の全期間を通じて、被洗浄部品３０の表面から除去された油類は、洗浄槽１０内の洗浄液５０の表層部に浮上する。このとき、洗浄槽１０の中心部に設けられた油回収部１１の油排出管１２内がポンプ４０Ｂにより吸引されている。この吸引と洗浄液５０の流動により、洗浄液５０の表層部に浮上した油類は、部品容器２０の油溜め２１内へ油流入孔２２から流入して集められ、一部は油排出管１２から排油管１７を経て槽外へ直接排出される。残りは、油回収部１１の油溜め１３内へ油流入孔１４から流入して集められた後、油排出管１２の上端開口部及び上端部の油流入孔１５から管内へ吸引され、排油管１７を経て槽外へ排出される。

洗浄槽１０の外へ排出された油類（厳密には油類と洗浄液の混合物）は、フィルタ４１Ｂにより洗浄液から分離除去されタンク４２内へ排出される。油類を除去された洗浄液５０は洗浄槽１０に戻って洗浄に再使用される。このため、洗浄中に洗浄液５０を補給する必要もない。

本実施形態の水流式洗浄装置では、上下方向の垂直旋回流を形成するために、槽底部１０Ｂに設けた垂直な上向きの吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂを用いたが、旋回流形成に都合のよいように傾斜させた上向きノズルを使用してもよい。また、洗浄槽１０内へ上方または斜め上方から挿入された下向きノズルを使用してもよい。

本実施形態の水流式洗浄装置を使用して、使用後の鉄道輪軸用円筒コロ軸受を実際に洗浄した。

洗浄槽１０の第１旋回流用循環系における一方の吐出ノズル１９Ａは２個、他方の吐出ノズル１９Ａ′も２個とした。吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂは２個のままである。洗浄槽１０の容量は８３０リットルであり、洗浄液量は、流通経路内の洗浄液を含めて６００リットルとした。洗浄液はアルカリ洗浄液であり、液温は９０℃とした。２個の吐出ノズル１９Ａからの合計吐出量は８５０リットル／分、２個の吐出ノズル１９Ａ′からの合計吐出量も８５０リットル／分、第２の旋回流用循環系における２個の吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂからの吐出量も８５０リットル／分とした。油排出用循環系におけるポンプ４０Ｂによる油類抜き出し量は１８０リットル／時間とした。洗浄モードとしては、２個の吐出ノズル１９Ａから８分間吐出−２個の吐出ノズル１９Ａ′から８分間吐出−２個の吐出ノズル１９Ｂ，１９Ｂから４分間吐出（合計２０分間吐出）を採用した。

そして本例では洗浄槽１０を２基用意すると共に濯ぎ槽を１基用意し、第１の洗浄槽１０で２０分間の薬液洗浄を行った後、第２の洗浄槽２０で２０分間の薬液洗浄を行い、しかる後に濯ぎ槽で５分間の濯ぎ処理を行った。

被洗浄部品３０である鉄道輪軸用円筒コロ軸受は複雑な形状をしており、大量の汚れたグリースにまみれた状態であったが、洗浄後は表面に油類の付着は認められなかった。

１０ 洗浄槽
１０Ａ 本体部
１０Ｂ 槽底部
１０Ｃ 支持体
１１ 油回収部
１２ 油排出管
１３ 油溜め
１４，１５ 油流入孔
１６ 排液管
１７ 排油管
１８ ヒータ
１９Ａ，１９Ｂ 吐出ノズル
２０ 部品容器
２１ 油溜め
２２ 油流入孔
２３ フック
３０ 洗浄液
４０Ａ，４０Ｂ 吸引ポンプ
４１Ａ，４１Ｂ フィルタ
４２ 油回収タンク
４３ 給水系
４４ 蒸気供給系
４５ ドレン系
４６，４６′，４７ 自動操作弁
５０ 被洗浄部品

Claims (3)

1. 洗浄液を収容し、筒状容器からなり周壁に油流入部が設けられた油回収部を中心部に有する洗浄槽と、洗浄槽内の洗浄液を洗浄槽内に循環させると共に、洗浄槽内の洗浄液が油回収部回りの両方向の旋回流を形成するように洗浄槽内面の接線に沿って両方向に洗浄槽内への洗浄液の吐出を行う第１の旋回流用循環系と、洗浄槽内の洗浄液を洗浄槽内に循環させると共に、洗浄槽内の洗浄液が上下方向の旋回流を形成するように洗浄液の上向き吐出又は下向き吐出を行う第２の旋回流用循環系と、洗浄槽内の油回収部を下方に吸引し油類を分離除去したあとの洗浄液を洗浄槽内に戻す油排出用循環系と、洗浄液の通過が自在な材料からなり、洗浄すべき部品を収容して洗浄槽内の油回収部周囲に挿入される籠状の部品容器とを具備する水流式洗浄装置。
2. 請求項１に記載の水流式洗浄装置において、油回収部は、垂直な油排出管の周囲に、上面及び下面が閉塞され、周壁部に油流入孔が形成された円筒状の油溜めを設けた２筒構造である水流式洗浄装置。
3. 請求項１又は２に記載の水流式洗浄装置において、油回収部の外側に組み合わされる部品容器は、前記油回収部を包囲し油流入孔を形成された円筒状の油溜めを中心部に有する水洗式洗浄装置。
   

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